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Estrela “arrasta” o espaço-tempo e comprova teoria de Einstein

Uma das previsões da teoria geral da relatividade de Einstein é que qualquer corpo em rotação arrasta o próprio tecido do espaço-tempo ao seu redor – um fenômeno conhecido como “arrastamento de quadros”. Na vida cotidiana, isso é praticamente indetectável, pois o efeito é ridiculamente pequeno. A detecção do arrasto causado pelo giro da Terra, por exemplo, requer que satélites como o Gravity Probe B, de US$ 750 milhões, façam a detecção.

Impressão artística do fenômeno. (Créditos: Mark Myers/OzGrav ARC)

Felizmente, o Universo contém muitos laboratórios gravitacionais, onde os físicos podem observar as previsões de Einstein em ação com detalhes requintados. Em uma nova pesquisa liberada pelo Dr. Vivek Venkatraman Krishnan, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, revela evidências de arrastamento de quadros em uma escala muito mais perceptível em um par único de estrelas.

O movimento dessas estrelas teria deixado os astrônomos perplexos no tempo de Newton, pois elas claramente se movem em um espaço-tempo distorcido, e requer a teoria geral da relatividade de Einstein para explicar suas trajetórias. Uma de suas previsões menos conhecidas é que corpos giratórios arrastam o espaço-tempo com eles. Quanto mais rápido um objeto gira e quanto mais massivo, mais poderoso é esse arrasto.

Um tipo de objeto para o qual o efeito é muito relevante é chamado de anã branca. Esses são os núcleos que sobraram das estrelas mortas que já foram várias vezes a massa do nosso Sol, mas que esgotaram o seu hidrogênio. O que resta é semelhante em tamanho à Terra, mas centenas de milhares de vezes mais massivo. As anãs brancas também podem girar muito rapidamente, girando a cada minuto ou dois, em vez de a cada 24 horas como a Terra.

O arrasto causado por uma anã branca seria cerca de 100 milhões de vezes mais poderoso que o da Terra, mas não podemos ir até uma anã branca e lançar satélites em torno dela. Felizmente, a natureza é gentil com os astrônomos e tem sua própria maneira de nos deixar observá-las, através de estrelas em órbita chamadas pulsares.

Vinte anos atrás, o radiotelescópio Parkes da CSIRO descobriu um par estelar único constituído por uma anã branca (aproximadamente do tamanho da Terra, mas cerca de 300.000 vezes mais massiva) e um pulsar (apenas o tamanho de uma cidade, mas 400.000 vezes mais massivo). Ao contrário de outros sistemas de anã branca pulsar, todos os modelos sugeriram que, neste caso, a anã branca se formou primeiro e roubou material da estrela, que eventualmente explodiu deixando o pulsar para trás.

Esse par, oficialmente chamado PSR J1141-6545, é um laboratório gravitacional ideal. Desde 2001, os pesquisadores viajam para o radiotelescópio Parkes para mapear a órbita desse sistema, que exibe uma infinidade de efeitos gravitacionais einsteinianos.

Se a anã branca roubasse o material, isso causaria uma rotação mais rápida. Essa estrela é fraca demais para ser vista, mas os cientistas agora conseguiram fazer exatamente isso usando um dos efeitos previstos na relatividade geral. Segundo a teoria, qualquer objeto maciço que esteja girando arrasta um pouco de espaço-tempo junto com ele. Isso é conhecido como efeito Lense-Thirring. Isso foi demonstrado em torno da Terra, com a rotação do nosso planeta influenciando sutilmente a órbita dos satélites ao seu redor.

A anã branca e o pulsar orbitam-se a cada cinco horas, portanto, o arrasto de quadros é bastante fraco, apesar do tamanho da estrela. Ainda assim, ao longo de 20 anos, torna-se um efeito considerável e a equipe estimou que a órbita do pulsar teria se desviado em cerca de 150 quilômetros. E foi o que eles observaram.

“As observações do pulsar J1141-6545 realmente mostram um desvio que, após cálculos detalhados e descartando uma série de erros experimentais em potencial, foi confirmado como causado por uma mudança em sua orientação orbital”, explicou o co-autor do estudo Dr. Willem van Straten, da Universidade de Tecnologia de Auckland, na Nova Zelândia.

Levando em consideração a descrição relativística completa e combinando-a com os modelos, os astrônomos foram capazes de determinar as massas das duas estrelas degeneradas, bem como parâmetros orbitais como a inclinação. Eles também mostraram que a anã branca gira em seu eixo a cada 100 segundos.

Traduzido e adaptado de IFLS e ScienceAlert
Estudo disponível na Science

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